karbonylové sloučeniny Tadeáš Bilka

Úvod KARBONYLOVÉ SLOUČENINY neboli OXOSLOUČENINY Charakteristika Deriváty uhlovodíků obsahující karbonylovou skupinu C=O, která je polární vzhledem k větší elektronegativitě kyslíku. Důsledkem je vznik určitého přebytku kladného náboje na uhlíkovém atomu, proto tyto sloučeniny podléhají zvláště reakcím iniciovaným nukleofilními činidly. δ+ δ- C O

Úvod KARBONYLOVÉ SLOUČENINY Rozdělení Aldehydy, RCHO, Ketony, R1COR2, Chinony, nenasycené cyklické ketony

Butan-1,2,3-trikarbaldehyd Názvosloví (IUPAC '93) ALDEHYDY Pro aldehydickou skupinu (nebo 2 skupiny) v hlavním řetězci: přípona -al (-dial) butandial Je-li aldehydická skupina vázána na cyklický uhlíkatý skelet nebo je-li přítomno více aldehydických skupin: přípona –karbaldehyd, atomy uhlíku v ald. skupině se nezapočítávají do hl. řetězce, uvedou se lokanty Butan-1,2,3-trikarbaldehyd

Názvosloví (IUPAC '93) ALDEHYDY Je-li v molekule jiná nadřazená funkční skupina (např. COOH), přítomnost aldehydické funkční skupiny se vyjadřuje: předponou oxo-, pokud ald. uhlík patří do hlavního řetězce předponou formyl-, pokud ho do hlavního řetězce nezapočítáváme

Názvosloví (IUPAC '93) KETONY Substituční princip: název uhlovodíku + přípona –on Pokud je v molekule přítomná nadřazená funkční skupina: předpona oxo- Názvy ketonů je také možné tvořit z abecedně seřazených názvů alkylů vázaných na ketonovou funkční skupinu a připojením skupinového názvu keton. ethyl(methyl)keton

Názvosloví (IUPAC '93) KETONY Je-li součástí molekuly ketonu fenyl nebo naftyl, název ketonu je složen z kmene acylu (skupina R-CO-) a zakončení –ofenon pro fenyl nebo –onafton pro naftyl. propiofenon 1-acetonafton benz-1,4-chinon

PŘÍPRAVA A VÝROBA Aldehydy, ketony, chinony Karbonylové sloučeniny se zpravidla připravují i vyrábějí podobným způsobem, oxidací alkoholů (viz reakce). Např. (příprava): C2H5OH + 2[O]  CH3CHO + H2O, ox. činidlo např. KMnO4 v kyselém prostředí. Vzniklý ethanal se musí z reakční směsi odstraňovat destilací, aby se dále neoxidoval na karboxylovou kyselinu. (výroba): Oxidace alkoholů vzduchem v přítomnosti měděného katalyzátoru při teplotě 300°C.

VLASTNOSTI A VYUŽITÍ Díky své karbonylové skupině mají aldehydy a ketony polární molekulu… Body tání a varu vyšší než srovnatelné nepolární molekuly Body tání a varu nižší než příslušné alkoholy (netvoří vodíkové můstky) Charakteristický zápach Kromě formaldehydu bezbarvé kapaliny nebo pevné látky Rozpustné v organických rozpouštědlech a nižší (po C5) jsou mísitelné s vodou Výroba plastů, pryskyřic, barviv a pesticidů.

Charakteristické reakce Oxo-enol (keto-enol) tautomerie acetaldehyd vinylalkohol oxo enol propanon 1-propen-2-ol

Charakteristické reakce 1. Oxidace a redukce aldehydů NaBH4 CrO3 + H+ oxidace redukce Vznik primárních alkoholů Vznik karboxylových kyselin Redukce ketonů – vznik sekundárních alkoholů Oxidace ketonů – nesnadná, neprobíhá vůbec nebo je destruktivní a dochází ke štěpení molekuly ketonu a vzniku dvou oxidačních produktů (kyselina + aldehyd, kyselina + kyselina…)

Charakteristické reakce 2. Nukleofilní adice AN Adice alkoholu za vzniku poloacetalu, reakcí s další molekulou alkoholu vzniká eliminací vody acetal:

Vznik poloacetalu je zejména významný u sacharidů a je příčinou vzniku jejich cyklické struktury, která má zásadní biologický význam.

Aldolová kondenzace – probíhá u aldehydů nebo ketonů, které mají alespoň jeden vodík na  uhlíku; účinkem zásad vzniká z jedné molekuly aldehydu karbaniont(-CH2CHO), který se aduje na karbonylovou skupinu druhé molekuly. Podrobněji: 1. 2. 3.

Charakteristické reakce Polymerace aldehydů – opakovaná adice, cyklická (vznik trimeru) nebo lineární. 3. Adičně-eliminační reakce (kondenzace) methylamin bezaldehyd benzylidenmethylamin

Významné aldehydy Formaldehyd (methanal) Štiplavě páchnoucí plyn, jedovatý, karcinogenní Rozpustný ve vodě (40% roztok = formalin – desinfekční a konzervační činidlo pro uchování tkání) Polymer (tetramer) = pevný líh, fenolformaldehydové pryskyřice – bakelit, laky atd. Acetaldehyd (ethanal) příjemně vonící kapalina, meziprodukt alkoholového kvašení keto forma ethenolu Sacharidu jsou obecně aldehydy nebo ketony, glyceraldehyd je základem sacharidů.

Významné ketony a chinony Aceton (propanon) významné rozpouštědlo výroba – oxidace kumenu(destruktivní) nebo propan-2-olu Vzniká při hladovění a cukrovce dekarboxylací kyseliny acetoctové Cyklohexanon součást silic, výroba silonu Benzaldehyd kapalina, vůně hořkých mandlí p-benzochinon ubichinon (koenzym Q v dýchacím řetězci) Chinony obecně výroba barviv (chromofory, auxochromy- -OH, -SO3H, NH2 – posun barevnosti)

Důkazy aldehydů Schiffovo činidlo bezbarvý roztok (červené barvivo fuchsin se odbarví hydrogensiřičitanem, siřičitanem nebo oxidem siřičitým), reakcí s aldehydem se obnoví původní barevnost fuchsinu Fehlingovo činidlo pracuje díky redukčním vlastnostem aldehydů, vyloučení oranžovo-červeného oxidu mědného nebo elementární mědi Tollensovo činidlo také založeno na redukčních vlastnostech aldehydů, vyloučení stříbrného zrcátka nebo černého stříbra